【分解】ワイヤレス充電器の謎を解け！魔法の正体は「磁気のキャッチボール」だった
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
スマートフォンのワイヤレス充電器、ケーブルを抜き差しする手間がなくて本当に便利ですよね。でも、よく考えてみると不思議だと思いませんか？「ケーブルも繋がっていないのに、どうして電気が送られるんだろう？」
まるでSF映画のようなこの技術。その”見えない電力ケーブル”の正体を突き止めるべく、今回はワイヤレス充電器を一台購入し、思い切って分解してみることにしました！中から現れたのは、この謎を解き明かす、ある重要なパーツでした。
きっとあなたも「なるほど、そういう仕組みだったのか！」と膝を打つはず。さあ、一緒に科学の謎解きの旅に出かけましょう！
ワイヤレス充電器の心臓部を覗いてみよう！
こちらが今回、分解に挑戦する無線充電器です。ごく一般的な、置くだけで充電できるタイプですね。
まずは裏側の滑り止めゴムを剥がしてみると…ありました、ネジの頭です。これをドライバーで丁寧に外していきます。
そして、いよいよケースを開けます。パカッ…！中から現れたのは、基板と、そして中央に鎮座するぐるぐる巻きの銅線。そう、コイルです！これこそが、ワイヤレス充電の魔法を可能にする、主役中の主役だったのです。
謎解きのヒントは「取扱説明書」にあり！このコイルがどうやって電気を送るのか。そのヒントは、意外なことに「取扱説明書」の注意書きに隠されていました。
下記の状況では正常に充電できない場合があります。
近くにテレビ塔、発電所、…など強い電波やノイズの発生する場所で使用した場合。充電機器がアルミ箔などの金属の貼られたカードに接している場合。充電機器が金属製のスマートフォンカバーなどで覆われている場合。
サンワサプライ株式会社. (n.d.). ワイヤレス充電器 (700-WLC002) 取扱説明書. 2024年6月12日取得, https://direct.sanwa.co.jp/contents/torisetsu/700-WLC002_m.pdf
これらの注意書きから、ワイヤレス充電が「電磁気」の現象を利用した、非常にデリケートな技術であることが見えてきますね。特に金属が苦手なようです。一体なぜでしょうか？
魔法の正体は「磁気のキャッチボール」
ワイヤレス充電の仕組みは、理科の授業で習う「電磁誘導」という現象の応用です。これは、かの有名な科学者ファラデーが発見した原理で、簡単に言うと「磁石の力を変化させると、コイルに電気が生まれる」というもの。
ワイヤレス充電では、これを次のように行っています。
送る側（充電器）：充電器のコイルに電気が流れると、周りに変化する磁場（磁気の力）が発生します。これが「ボールを投げる」動きです。
受け取る側（スマホ）：その磁場の中にスマホを置くと、スマホ内部にあるコイルが磁場の変化をキャッチし、電磁誘導によって電気が生まれます。これが「ボールを受け取る」動きです。
生まれた電気を使って、バッテリーが充電されるというわけです。まさに、充電器とスマホの間で「磁気のキャッチボール」が行われているんですね。ケーブルが無くても電気が送れる秘密は、目に見えない磁気の力だったのです。
説明書で「金属のカバー」がNGだったのは、この磁気のキャッチボールを金属が邪魔してしまうからです。金属があると、磁場のエネルギーが熱に変わってしまったりして、スマホにうまく届かなくなってしまうんですね。
スマホの中にも、やっぱり「相棒」がいた！
「じゃあ、スマホの中にもコイルが入っているの？」その通りです！もちろん高価なので自分のスマホは分解できませんが、スマートフォンの分解レポートで有名なサイト「iFixit」を見てみましょう。
iFixit. (2019). iPhone 11 Pro Max 分解. 2024年6月12日取得, https://www.ifixit.com/Teardown/iPhone+11+Pro+Max+Teardown/126000
ほら、この通り！スマホの内部にも、充電器とお揃いのコイルがしっかりと内蔵されています。この二つのコイルがペアになって、初めてワイヤレス充電が成立するのです。充電器の「中心に置かなければいけない」理由も、キャッチボールの相手がズレていたらボールを受け取れないのと同じだと考えれば、よく分かりますね。
そしてこの仕組み、実はSuicaなどの交通系ICカードと全く同じ原理なんです。Suicaの場合は、改札機からの一瞬のエネルギーで情報のやり取りをし、ワイヤレス充電は継続的にエネルギーを送って充電する。目的は違えど、根本の科学は同じ、というのも面白い発見です。
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普段何気なく使っている便利な技術も、分解して中を覗いてみると、先人たちの知恵と科学の基本原理が詰まっていることがわかります。あなたの身の回りにも、そんな「科学の魔法」が隠れているかもしれませんよ。
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